A UTILIZAÇÃO DE EXPERIMENTOS ENVOLVENDO CONCEITO DE FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO

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1 A UTILIZAÇÃO DE EXPERIMENTOS ENVOLVENDO CONCEITO DE FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO Anderson Yukio Nakamura 1, Zuleika A. Luz Sodré 2, Iuri Rojahn da Silva 3 1 UNIVAP Faculdade de Educação R. Tertuliano Delfim Jr., 181 Jd. Aquárius dersonyukio@yahoo.com.br 2 UNIVAP Faculdade de Educação R. Tertuliano Delfim Jr., 181 Jd. Aquárius zuleika.sjc@bol.com.br 3 UNIVAP Faculdade de Educação R. Tertuliano Delfim Jr., 181 Jd. Aquárius iuri@univap.br Resumo- Este trabalho tem como finalidade fazer uma interface entre a teoria e a parte experimental da física moderna a fim que o aluno saiba como funcionam certas tecnologias que são aplicadas em seu cotidiano, o cronograma apresentado possuirá dez encontros a cada encontro será apresentado ao aluno dez atividades sobre física moderna afim que o aluno possa entender melhor como foi feita tais descobertas científicas que são utilizadas no seu dia a dia, foi realizada uma análise de conteúdo sobre a literatura utilizando nove livros didáticos de física do ensino médio verificando se os autores estão inserindo a contextualização e experiência de física moderna que possa ser aplicado em sala de aula nos livros do terceiro ano do ensino médio, foram também analisados nove sites para saber se há conteúdo de fácil entendimento de física moderna e experimento aplicável pelo professor em sala de aula com custo beneficio baixo, é possível visualizar a necessidade de contextualizar e tornar dinâmico o ensino da física, utilizando como auxílio experiências que possam ser realizadas dentro de uma sala de aula. Palavras-chave: física moderna, experimental, efeito fotoelétrico. Área do Conhecimento: Ciências Exatas. Introdução A utilização de experimentos como forma de aprendizagem começou com os gregos no século III a.c. com destaque para Arquimedes de Siracusa ( a.c) e só voltou a ser discutida no século XVI com a atuação de William Gilbert ( d.c) e Francis Bacon ( d.c), esse período ficou conhecido como os dois mil anos negros da ciência (Masson, 1962). A utilização de experimentos no processo de ensino e aprendizagem é restrita, tendo na maioria das escolas uma abordagem tradicional dando ênfase a modelos imitados, se preocupando com a variedade e a quantidade de conceitos e informações, não estimulando o pensamento reflexivo cabendo ao aluno a memorização com tarefas padronizadas (Gaspar, A, 1990). A aplicação dos experimentos é fundamentada no interacionismo, proporcionando uma abordagem cognitiva, tendo destaque a importância e a e estrutura do conhecimento, estimulando a construção de hipótese e a tomada de decisões e priorizando as atividades de ensaio e erro, a aprendizagem só se realiza quando o aluno elabora seu conhecimento, conhecer um objeto é agir sobre ele e transformá-lo (Masetto, 1997). Atualmente os alunos observam e interagem com produtos eletrônicos que utilizam conceitos de física moderna, por exemplo, led (diodo emissor de luz), Televisão, microcomputador, Relé fotoelétrico, entre outros, sem entender o princípio de funcionamento, o objetivo desse trabalho é criar um roteiro com a aplicação de dois experimentos de baixo custo que envolva conceitos de física moderna para alunos do terceiro ano do Ensino Médio, realizar uma análise dos experimentos de física moderna e suas formas de aplicação utilizando livros de ensino médio e Sites da Internet. Metodologia Serão analisados os seguintes livros didáticos de física do ensino médio: [1] Física Volume Único/ Paulo Ueno São Paulo, [2] Física Volume Único / Paraná São Paulo, [3] Física Volume Único /Alberto Gaspar São Paulo, Editora Ática, 2005, Serie Brasil Ensino Médio. [4] Física Volume Único / Aurélio Gonçalves Fia lho e Carlos Toscano São Paulo, Editora Scipione, 2003, Física Para Ensino Médio. 1

2 [5] Física Volume 3 / Bonjorno e Clinton São Paulo, Editora FTD, 2003, Historia e Cotidiano. [6] Física Volume Único / Antonio Maximo Ribeiro da Luz e Beatriz Alvarenga São Paulo, Editora Scipione, 2003, Coleção De Olho no Mundo do Trabalho. [7] Os Fundamentos da Física 3 / Ramalho, Nicolau e Toledo - São Paulo, Editora Moderna, [8] Física Volume Único / Sampaio e Calçada - São Paulo, Editora Atual, [9] Física Volume Único / Jose Roberto Scandelari - São Paulo, Editora IBEP, 2004, Coleção Vitória- Régia. Serão também utilizados os seguintes sites para análise: [1] [2] [3] [4] [5] cias/ [6] xperimentos.htm [7] [8] [9] Esse trabalho será destinado os alunos do ensino médio em particular para o terceiro colegial no quarto bimestre sendo necessário dispor de 20 aulas ou 10 encontros para o projeto, serão desenvolvidos os experimentos para que os alunos criem uma base relacionada a física moderna, os encontros devem ter no mínimo 90 minutos a fim de introduzir a problemática efetuar as discussões e poder concluir o assunto relativo ao tópico estudado. O cronograma é visualizado no próximo parágrafo, tendo um encontro livre para que os alunos possam discutir sua utilização. Cronograma: 1º encontro: Vídeo falando de Albert Einstein para despertar a curiosidade sobre a física moderna para que o aluno tenha maior entendimento. 2º encontro: Introdução sobre a física moderna para que os alunos possam ter uma idéia sobre o que vai ocorrer durante o experimento e que possam ter um conhecimento interado com a matéria. 3º encontro: Palestra sobre Onde é utilizadas as teorias de física moderna no seu dia-dia. 4º encontro: Teoria e debate sobre a existência da pilha humana para que os alunos tenham um conhecimento sobre o assunto antes de realizar o experimento. 5º encontro: Execução do experimento com os alunos referente a pilha humana, o material utilizado será uma placa de cobre e outra de alumínio, um multímetro, dois conectores, uma das pontas com boca de jacaré. Diante do material os alunos irão montar o experimento orientado pelo professor, com o multímetro em mãos deverão verificar a medida da corrente elétrica que passa pelo corpo humano, comparar com as demais pessoas para saber se a corrente elétrica de uma pessoa e igual a outra. 6º encontro: Primeira atividade avaliativa. 7º encontro: Discussão do aproveitamento da primeira avaliação. Abordagem da teoria do efeito fotoelétrico para que os alunos tenham um conhecimento sobre o assunto antes de realizar o próximo experimento. 8º encontro: Montagem do experimento o efeito fotoelétrico, o material utilizado será um lanterna, um Light Dependent Resistor Resistor Dependente da Luz (LDR), uma bateria de 9v, uma Luz emitida por diodo (Led), fios para ligação e um tubo de plástico. Diante do material os alunos irão montar o circuito orientado pelo professor, com uma lanterna em mãos deverão apontar dentro do tubo plástico para incidir a luz da lanterna no LDR, observar o que ocorre e discutir o que ocorreu. 9º encontro: Atividade Livre. 10º encontro: Atividade com debate sobre as principais descobertas física nos encontros anteriores. A segunda etapa do trabalho é verificar a utilização de experimentos de física moderna no ensino médio, para essa identificação será feita uma análise dividindo em três conceitos (Bom, Médio, Ruim). Serão utilizando nove livros didáticos de física e nove sites na Internet para verificar os seguintes tópicos: *Se estão e como estão sendo inclusos os experimentos de física moderna em sua literatura, *Custo para as realizações dos experimentos; *A capacidade de aplicação ou não para o aluno em sala de aula; *Orientação para a aplicação pelo professor. Resultados Os experimentos podem ser observados seguindo o seguinte cronograma. PILHA HUMANA Para realização do experimento da pilha humana devera seguir a seguinte etapa: 1º Passo: Ligar a ponta vermelha do multímetro na chapa de alumínio, depois ligar a ponta preta na chapa de cobre. Observe a Figura 1 que apresenta os materiais envolvidos no experimento. 2

3 4º Passo: Fazer a ligação do fio maior do led com qualquer fio do LDR. 5º Passo: Fazer a ligação do outro fio do LDR com o negativo da bateria, isolando o LDR com o tubo plástico, veja Figura 5. Figura 1 - Multímetro, cabos e placas. 2º Passo: Ajustar a escala do multímetro para corrente contínua com fundo de escala em duzentos micro ampéres DCA em 200µ. 3º Passo: Segurar com a mão a chapa de alumínio, e com a outra mão segurar a chapa de cobre, observe o esquema na Figura 2. Figura 5 Visualização da experiência após a conclusão das ligações. 6º Passo: Colocar a lanterna na outra extremidade do tubo plástico e ligar para observar quais alterações ocorrem, observe o esquema com a ligação final na Figura 6. Figura 2 - Esquema completo com o valor da corrente em micro ampéres. Para finalizar a atividade verifica-se o valor de cada estudante no visor do multímetro, realizando uma análise estatística da turma em três grupos (abaixo da média, média e acima da média) EFEITO FOTOELÉTRICO O experimento do LDR utilizando como foco o efeito fotoelétrico devera seguir as seguintes etapas: 1º Passo: Recortar um pedaço de isopor em forma de circulo até que fique do diâmetro do tubo e espete o LDR no isopor, a visualização dos materiais pode ser visto na Figura 3. Figura 6 Visualização do experimento final com LDR sendo alimentado pela luz da lanterna. Mostra o experimento final. Os dois experimentos são de baixo custo, o valor da experiência da pilha humana custa aproximadamente 16 reais (quinze reais do multímetro), do efeito fotoelétrico vai custar 7 reais. Para encontrar a utilização de experimentos de física moderna nos livro didáticos foi identificado nove livros, organizados na tabela 1 TABELA 1 Resultado da análise dos livros didáticos Figura 3 - Lanterna, bateria, led, tubo plastico e isopor para fixar o ldr. 2º Passo: Com o auxilio do isopor fixar o LDR numa das bordas do tubo de plástico, observe o procedimento inicial na Figura 4. Figura 4- Montagem inicial do circuito. 3º Passo: Fazer a ligação do fio menor do led com o positivo da bateria. Livro Ano Conteúdo Experiência Aplicável ruim n\c médio n\c médio n\c médio n\c médio médio ruim n\c bom n\c bom n\c médio n\c A tabela 1 mostra experimento de física moderna nos livro didáticos e se tem um bom nível de entendimento e baixo custo. 3

4 Para encontrar a utilização de experimentos de física moderna na Internet foi identificado nove sites, organizados na tabela 2 TABELA 2 - Resultado da análise dos sites Sites Conteúdo Experiência Aplicável 1 bom n\c 2 bom médio 3 bom bom 4 bom n\c 5 médio médio 6 ruim médio 7 médio n\c 8 médio médio 9 médio n\c A tabela 2 mostra o resultado da análise que foram realizados na internet sobre se há experimento de física moderna e se tem um bom nível de entendimento e baixo custo. Discussão A inclusão de experimentos de física moderna no ensino médio com certeza é mais complexa e não pode ser resolvida com um simples cronograma, mas para os professores que gostam de se aventurar e tornar a física mais atrativa e lógica para seu aluno é um passo inicial, um suporte teórico citando as formas de introdução do assunto, desenvolvendo uma motivação inicial e etapas para identificar onde estão as descobertas da física moderna na sociedade. Após as analises das respostas obtidas através das literaturas só encontra-se uma experiência que pode ser representada em sala de aula com baixo custo, foi verificado também que dois autores Paulo Ueno e Antonio Maximo Ribeiro da Luz e Beatriz Alvarenga não disponibilizam em sua literatura a teoria de física moderna, mas as demais se encontram dentro do esperado contendo as principais teorias de física moderna dentre elas a relatividade de Albert Einstein e o efeito fotoelétrico. Na analise dos sites utilizou-se os critérios semelhantes as dos livros didaticos, foram encontrados cinco sites com experimentos apresentando bons resutados, acima de tudo experimentos que podem ser realizados em sala de aula com baixo custo, os sites analisados contém as principais teorias da fisica moderna para a coomprenção do assunto abordado para a realização da experiencia e das teorias. Conclusão Os experimentos no ensino sempre foram um suporte para o estímulo e a concretização do conhecimento, na física moderna isso fica ainda mais evidenciado, devido a sua grande utilidade nos aparelhos eletrônicos dominado pelos jovens o cronograma é um auxílio para o docente que ainda tem dificuldades de encontrar um suporte prático para a inclusão desse tópico da física tão importante e necessário para o conhecimento e entendimento das descobertas físicas. Através das análises realizadas nesse artigo, percebemos a dificuldade de se encontrar experiências de física moderna nos livros didáticos de ensino médio existentes no mercado. A análise dos sites teve resultados diferentes da literatura, pode-se verificar que a quantidade de experimentos oferecidos através da rede foi bastante satisfatória, tendo como maior aliado os experimentos, tanto para ser executado na realidade quanto no virtual, podendo facilitar a compreensão do usuário devido o fácil acesso a essa literatura, mas sempre confrontado a literatura da internet com as do livro de didático para saber se a fonte é confiável. Em relação ao experimento envolvendo física moderna pode-se encontrar a utilização de experiência proporciona uma realidade de ensino mais dinâmica para a realização de um aprendizado mais significativo, desenvolvendo a motivação pelo ensino e o interesse pela ciência. Referências - BONJORNO; CLINTON. Física Volume 3 São Paulo, Editora FTD, 2003, Historia e Cotidiano. - EISBERG, R; RESNIK, R. Física quântica.tradução: Paulo Costa Ribeiro, Enio Frota da Silveira, Marta Feijó Barroso. Rio de Janeiro: Campus, FIALHO, A.G; TOSCANO, C. Física Volume Único São Paulo, Editora Scipione, 2003, Física Para Ensino Médio. - GASPAR, A. Física Volume Único 1ºed São Paulo, Editora Ática, 2005, Serie Brasil Ensino Médio. -GASPAR, A. (1990). Experiências de Ciências para o 1o Grau. São Paulo: Editora Ática. 232p. - LUZ, A.M.R; BEATRIZ. A. Física Volume Único 1º ed São Paulo, Editora Scipione, 2003, Coleção De Olho no Mundo do Trabalho. - MASETTO, M.T. Didática a Aula como centrocoleção aprender e ensinar 4º ed- São Paulo, Editora FTD,

5 - MASOM, L. F. História da Ciência As Principais Correntes do Pensamento Científico. Editora Globo, PARANÁ, D.N.S. Física Volume Único São Paulo, - RAMALHO,F.JR; NICOLAU,G.F; TOLEDO,P.A. Os Fundamentos da Física 3 - São Paulo, Editora Moderna, SCANDELARI, J.R. Física Volume Único 1ºed- São Paulo, Editora IBEP, 2004, Coleção Vitória- Régia - SAMPAIO,J.L; CALÇADA,C.S. Física Volume Único - São Paulo, Editora Atual, UENO, P. Física Volume Único São Paulo, 5